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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die Erfindung bezieht sich auf eine
Bilderzeugungsvorrichtung eines elektrophotographischen Drucksystems,
das mit einem drehbaren Element für die Erzeugung von Bildern
sowie mit einer Übertragungstrommel
versehen ist und in einem Drucker, einem Kopierer usw. Verwendung
findet.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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9 ist
eine typische Darstellung, die schematisch eine Struktur einer allgemein
verwendeten Bilderzeugungsvorrichtung 1 eines elektrophotographischen
Systems für
die Verwendung in Druckern, Kopierern usw. zeigt, die mit einem
drehbaren Element zur Verwendung für die Bilderzeugung und mit
einer Übertragungstrommel
versehen ist. Die in 9 gezeigte
Bilderzeugungsvorrichtung 1 ist mit einer Photoempfangstrommel 2 (drehbares
Element zur Verwendung für
die Bilderzeugung) und mit einer Übertragungstrommel 3 versehen.
Die Photoempfangstrommel 2 ist mit einem optischen System
für die
Erzeugung eines latenten Bildes und mit einer Entwicklervorrichtung
usw. versehen, um ein Bild, das gedruckt werden soll, durch ein
(nicht gezeigtes) Ladegerät
auf einem Tonerbild sichtbar zu machen. Die Übertragungstrommel 3 überträgt das Tonerbild
auf ein Aufzeichnungsmaterial wie etwa Papier, eine OHP-Folie usw.,
damit es durch eine (nicht gezeigte) Fixierstation dauerhaft am
Aufzeichnungsmaterial befestigt wird.
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Wie beschrieben worden ist, enthält die Bilderzeugungsvorrichtung 1 des
elektrophotographischen Systems drehbare Elemente wie etwa eine
Photoempfangstrommel 2, die als das drehbare Element zur
Verwendung für
die Bilderzeugung dient, die Übertragungstrommel 3 usw.
Diese Trommeln 2 und 3 drehen sich wie die jeweiligen
Zahnräder 2a und 3a,
die an einem Ende der Photoempfangstrommel und an einem Ende der Übertragungstrommel 3 ausgebildet sind,
wobei sie jeweils drehfest ineinander greifen. Genauer wird eine Antriebskraft
von einem Motor 5 über
einen Antriebsübertragungsmechanismus 6,
der z. B. aus Riemen, Riemenscheiben und einer Zahnkette (Riemen
und Riemenscheiben in der Beispielanordnung der 9) zusammengesetzt ist, auf wenigstens
eine dieser Trommeln 2 und 3 (auf die Photoempfangstrommel 2 in
der in 9 gezeigten Beispielanordnung) übertragen
und dreht dadurch die drehbaren Elemente der Photoempfangstrommel 2 und
der Übertragungstrommel 3.
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Die Anordnung kann so beschaffen
sein, dass der Motor 5 gemäß einer Steuerung einer Antriebsschaltung 7 angetrieben
wird, wobei der Motor 5, der Antriebsübertragungsmechanismus 6 und
die Antriebsschaltung 7 als Antriebsmittel für die drehbaren
Elemente dienen und gleichzeitig einen Drehmechanismus wie etwa
einen Entwickler, eine (nicht gezeigte) Fixierstation usw. und ein
Aufzeichnungsmaterial-Transportsystem eines Aufzeichnungsmaterials
usw. antreiben.
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Deshalb können je nach Faktoren wie etwa
einer Formgenauigkeit des Antriebsübertragungsmechanismus 6 wie
etwa der Zahnräder,
der Riemenscheiben usw. Änderungen
des Antriebsdrehmomentes des Motors 5, Belastungsänderungen
des Drehmechanismus oder des Transportmechanismus usw. Änderungen
der Drehzahl der Trommeln 2 und 3 auftreten. Solche Änderungen
der Drehzahl können
eine Verwerfung in der Länge
des Aufzeichnungsmaterials in einer Transportrichtung verursachen
und zu einer deutlichen Verschlechterung einer Bildqualität führen. Solche
Probleme können
in einem gewissen Ausmaß,
z. B. durch das Wählen
einer für
Verbesserungen der Genauigkeit und der Steifheit des Antriebsübertragungsmechanismus 6 und
für die
Unterdrückung
der Drehmomentabweichungen des Motors optimalen Konstruktion usw.,
unterdrückt
werden. Es ist jedoch schwierig, das beschriebene Problem der Änderungen
der Drehzahl zu beseitigen.
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Typische herkömmliche Anordnungen zur Unterdrückung der Änderungen
der Geschwindigkeit beinhalten z. B. jene, die von der ungeprüften japanischen
Patentveröffentlichung
Nr. 120582/1992 (Tokukaihei 4-120582), von der ungeprüften japanischen
Patentveröffentlichung
Nr. 72836/1993 (Tokukaihei 5-72836), von der ungeprüften japanischen
Patentveröffentlichung
Nr. 140841/1995 (Tokukaihei 7-140841) usw. offenbart sind. Im obigen
Stand der Technik ist ein dynamischer Schwingungsdämpfer koaxial
zu einer Photo empfangstrommel vorgesehen, wobei die Änderungen
der Geschwindigkeit durch die Verringerung der Schwingungen in der
Photoempfangstrommel verringert werden.
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Da der dynamische Schwingungsdämpfer in
den obigen Ständen
der Technik jedoch einteilig mit der Einweg-Photoempfangstrommel
vorgesehen ist, die periodisch ausgetauscht werden muss, bedeutet
dies, dass der dynamische Schwingungsdämpfer, der immer noch verwendet
werden kann, jedes Mal, wenn die Photoempfangstrommel ausgetauscht
wird, zusammen damit ausgetauscht werden muss, was ein Problem einer
Zunahme der Instandhaltungskosten hervorruft.
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Um den dynamische Schwingungsdämpfer getrennt
von dem Photoempfänger
vorzusehen, wird andererseits ein Verbindungselement dafür benötigt, den
dynamischen Schwingungsdämpfer
an der Photoempfangstrommel anzubringen. In diesem Fall können bei
dem Verbindungsmaterial, wenn es ein Material des dynamischen Schwingungsdämpfers mit
einer niedrigen Steifigkeit und einer niedrigen Montagefestigkeit
in Bezug auf die Photoempfangstrommel ist, die erwünschten
Wirkungen der Unterdrückung
der Geschwindigkeitsänderungen,
d. h. die Unterdrückung
der Schwingungen, nicht erreicht werden. Außerdem können durch die Verwendung des
Verbindungselements zusätzliche
Schwingungen auftreten. Deshalb sind Werkstoffe von hoher Steifigkeit
und hoher Montagefestigkeit für
die Materialien des Verbindungselements erforderlich. Wegen dieser
Anforderung wird das Verbindungselement groß im Ausmaß und schwer im Gewicht, wodurch
die Kosten steigen. Weiterhin ist es erforderlich, die Unterdrückung der
Schwingungen, die von diesem zusätzlichen Element
des Verbindungselements erzeugt werden, bei der Konstruktion in
Betracht zu ziehen, wobei die Auswahl der Konstruktion einer solchen
Vorrichtung folglich eingeschränkt
ist.
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Um dem beschriebenen Problem entgegenzuwirken,
wird von der ungeprüften
japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 287070/1992 (Tokukaihei 4-287070) eine andere Anordnung offenbart,
bei der ein Schwingungsdämpferelement
in einer Übertragungstrommel
vorgesehen ist, die nicht ausgetauscht zu werden braucht.
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10 ist
eine perspektivische Darstellung einer Übertragungstrommel 11, welche
die beschriebene Struktur zur Schwingungsdämpfung besitzt. 11 ist eine Querschnittsansicht
in einer axialen Richtung der Übertragungstrommel 11.
Wie in 10 gezeigt ist,
ist die Übertragungstrommel 11 in
der Weise angeordnet, dass ein elastischer leitfähiger Schaumstoff 13 auf
einer Umfangsfläche
einer aus Metall hergestellten Hauptkörpertrommel 12 ausgebildet
ist, wobei ferner ein leitfähiger
Gummi 14 auf der Umfangsfläche des leitfähigen Schaumstoffes 13 ausgebildet
ist.
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Wie in 11 gezeigt
ist, enthält
die Haupttrommel 12 einen Höcker 16, der an einem
Mittelpunkt eines Zahnrades 15 ausgebildet ist, das an
einem Ende der Hauptkörpertrommel 12 angebracht
ist, und einen Höcker 18,
der an einem Mittelpunkt einer Stirnplatte 17 ausgebildet
ist, die an dem anderen Ende angebracht ist. Diese Höcker 16 und 18 sind
rotatorisch von dem Unterstützungselement
des Hauptkörpers
der Bilderzeugungsvorrichtung unterstützt. Das Zahnrad 15 greift
mit dem Zahnrad ineinander, das an einem Ende der (nicht gezeigten)
Photoempfangstrommel ausgebildet ist, wobei sich die Photoempfangstrommel
und die Übertragungstrommel 11 drehen,
da sie drehfest ineinander greifen, während die Geschwindigkeitsänderungen,
d. h. die von dem Antriebsübertragungsmechanismus
erzeugten Schwingungen, durch den leitfähigen Schaumstoff 13 verringert
werden, wodurch eine Verschlechterung einer Bildqualität auf Grund
der Schwingungen unterdrückt
wird.
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In der Übertragungstrommel 11 des
beschriebenen Standes der Technik werden jedoch die von dem Antriebsübertragungsmechanismus,
von dem Motor usw. erzeugten Schwingungen durch die elastische Verformung
und durch die viskose Dämpfung
des leitfähigen
Schaumstoffes 13 verringert. Obwohl die Schwingungen in
verschiedenen Frequenzen gleichförmig
unterdrückt
werden können,
können
deshalb die Scheitelschwingungen der Eigenfrequenz ω0, die von
einem bestimmten Zahnrad oder von einem gesamten in 12 gezeigten Antriebsübertragungsmechanismus erzeugt
werden, nicht wirksam verringert werden.
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Weiterhin offenbaren die Dokumente
JP-A-05-072 836 und EP-A-0 585 897 Strukturen zur dynamischen Schwingungsdämpfung für eine Bilderzeugungsvorrichtung,
in der ein Trägheitselement
an einer erweiterbaren Photoempfangstrommel oder an ihrer Rotationsachse
angebracht ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung,
eine Bilderzeugungsvorrichtung zu schaffen, die eine Struktur zur dynamischen
Schwingungsdämpfung
besitzt, die eine wirksame Verringerung der Schwingungen mit der
Eigenfrequenz wie auch der Schwingungen, die von einem gesamten
Antriebsmechanismus erzeugt werden, bei niedrigen Kosten zulässt.
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Gemäß der Erfindung wird diese
Aufgabe von einer Bilderzeugungsvorrichtung, wie sie in Anspruch
1 definiert ist, gelöst.
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Vorteilhafte Weiterentwicklungen
sind Gegenstand der beigefügten
abhängigen
Ansprüche.
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Gemäß der beschriebenen Anordnung
können
Schwingungen in einem vorgegebenen Frequenzband wie etwa mit der
Eigenfrequenz eines bestimmten Zahnrades, mit der Eigenfrequenz
eines gesamten Antriebsübertragungsmechanismus
usw. dynamisch verringert werden und können die Scheitelschwingungen
wirksam verririgert werden.
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Da eine Struktur zur Schwingungsdämpfung,
die aus dem elastischen Element, dem dämpfenden Element und dem Trägheitselement
zusammengesetzt ist, ferner einteilig mit dem drehbaren Element
ausgebildet sein kann, ist es nicht notwendig, die Struktur zur
Schwingungsdämpfung
abnehmbar zu konstruieren, wodurch die Konstruktion der Struktur
zur Schwingungsdämpfung
vereinfacht wird.
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Wie beschrieben ist, schafft die
beschriebene Anordnung eine Bilderzeugungsvorrichtung, die bei der Schwingungsdämpfung ausgezeichnete
Leistungen bietet und einen Qualitätsdruck ausgibt, ohne die Größe der Vorrichtung
zu erhöhen.
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Die beschriebene erste Bilderzeugungsvorrichtung
kann in der Weise angeordnet sein, dass sie einen Antriebsmechanismus
für den
Antrieb des drehbaren Elements beinhaltet, bei dem das vorgegebene
Frequenzband Eigenfrequenzen des Antriebsmechanismus einschließt.
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Gemäß der beschriebenen Anordnung
können
die Schwingungen mit den Eigenfrequenzen des Antriebsübertragungsmechanismus
wie etwa Riemen, Riemenscheiben, Zahnräder usw. und der Antriebsmittel wie
etwa eines Motors usw., die die Bildqualität bedeutend verschlechtern,
wirksam unterdrückt
werden, wobei eine verbesserte Bildqualität erreicht werden kann.
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Die zweite Bilderzeugungsvorrichtung
der Erfindung, die auf der beschriebenen ersten Bilderzeugungsvorrichtung
basiert, ist eine Bilderzeugungsvorrichtung eines elektrophotographischen
Drucksystems für das Übertragen
des Tonerbildes, das auf dem drehbaren Element zur Verwendung für die Bilderzeugung
ausgebildet ist, über
eine Übertragungstrommel
auf ein Aufzeichnungsmedium, wobei das drehbare Element eine Übertragungstrommel
ist.
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Gemäß der beschriebenen Anordnung
kann ein Schwingungsdämpferelement
mit einem großen
Trägheitsmoment
dadurch, dass die Struktur zur Schwingungsdämpfung nicht in dem drehbaren
Element zur Verwendung für
die Bilderzeugung, das periodisch ausgetauscht werden muss, sondern
in der Übertragungstrommel,
die im Allgemeinen einen größeren Durchmesser
als das drehbare Element zur Verwendung für die Bilderzeugung besitzt,
vorgesehen ist, für
die Struktur zur Schwingungsdämpfung
verwendet werden, wobei die Schwingungen wirksamer verringert werden
können.
Im Ergebnis können
bei einer gewünschten
Frequenz verbesserte Leistungen bei der Schwingungsdämpfung erreicht
werden und kann die Drehzahländerung
wirksam unterdrückt
werden, wodurch die Ausgabe eines Qualitätsdrucks erwirkt wird.
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Da außerdem ein großer Raum
sichergestellt werden kann, um das Schwingungsdämpferelement, das aus dem elastischen
Element und dem dämpfenden
Element zusammengesetzt ist, unterzubringen, kann eine breitere
Auswahl für
die Konstanten dieser Elemente erreicht werden. Da dies einen größeren Freiheitsgrad
bei der Konstruktion bietet, kann eine größere Wirkung bei der Schwingungsdämpung erreicht
werden. Da die beschriebenen Funktionen und Wirkungen erreicht werden
können,
ohne zusätzlichen
Raum in der Vorrichtung zu erfordern, kann außerdem eine Zunahme der Größe der Vorrichtung
vermieden werden.
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Die beschriebene zweite Bilderzeugungsvorrichtung
kann in der Weise angeordnet sein, dass das Trägheitselement die Übertragungstrommel
unterstützt, so
dass es frei drehbar ist, und durch eine bewegliche Unterstützungswelle,
die in der Übertragungstrommel
angebracht ist, so unterstützt
ist, dass es frei drehbar ist.
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Ferner sind das elastische Element
und das dämpfende
Element vorzugsweise mehrere Elastomere, wobei das Trägheitselement
mittels der mehreren Elastomere an der inneren Oberfläche der Übertragungstrommel
angebracht ist.
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Wie beschrieben ist, kann eine Federkonstante
durch das Unterstützen
des Trägheitselements
durch mehrere Elastomere sogar beim Anwenden eines Materials mit
einer starken Federung oder mit einem großen Elastizitätsmodul
klein eingestellt werden. Anschließend kann die Federkonstante
durch das Einstellen des Elastomers in der Weise, dass er eine geeignete
Dicke besitzt, wie gewünscht
eingestellt werden, ohne von der Konstante des Materials in einem
großen
Ausmaß beeinflusst
zu werden. Ebenso kann der Dämpfungskoeffizient
wie gewünscht
eingestellt werden, was eine breitere Auswahl des Materials erlaubt.
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Da das Gewicht des Trägheitselements
von der Unterstützungswelle
unterstützt
wird, kann sich das Trägheitselement,
d. h. die Übertragungstrommel,
außerdem
mit einer verbesserten Genauigkeit drehen, wobei unterdessen die
Verschlechterung der Elastomere unterdrückt und somit eine verbesserte
Beständigkeit erreicht
werden kann.
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Für
ein vollständigeres
Verständnis
des Wesens und der Vorzüge
der Erfindung wird auf die folgende ausführliche Beschreibung in Verbindung
mit der beigefügten
Zeichnung Bezug genommen.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer Übertragungstrommel zur Verwendung
in einer Bilderzeugungsvorrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform
der Erfindung;
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2 ist
eine Querschnittsansicht in einer axialen Richtung der in 1 gezeigten Übertragungstrommel;
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3 ist
eine erläuternde
Ansicht des Schwingungsmodells einer Bilderzeugungsvorrichtung im
Fall der Verwendung der in 1 und 2 gezeigten Übertragungstrommel;
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4 ist
eine graphische Darstellung, welche die Wirkung der dynamischen
Schwingungsdämpfung der
in 1 und 2 gezeigten Übertragungstrommel
erläutert;
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5 ist
eine graphische Darstellung, welche die Eigenschaften der in 1 und 2 gezeigten Übertragungstrommel zeigt, wenn
die Wirkung der dynamischen Schwingungsdämpfung optimiert ist;
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6 ist
eine graphische Darstelung, die einen Schwingungspegel einer Bilderzeugungsvorrichtung bei
der Verwendung einer in 1 und 2 gezeigten Übertragungstrommel
zeigt;
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7 ist
eine Querschnittsansicht einer Übertragungstrommel
in einer axialen Richtung in Übereinstimmung
mit einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung;
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8 ist
eine Querschnittsansicht in einer orthogonalen Richtung zu einer
Achse der in 7 gezeigten Übertragungstrommel;
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9 ist
eine typische Darstellung einer allgemeinen Struktur einer Bilderzeugungsvorrichtung
eines elektrophotographischen Drucksystems;
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10 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine Struktur einer typischen
herkömmlichen Übertragungstrommel
zeigt;
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11 ist
eine Querschnittsansicht in einer axialen Richtung der in 10 gezeigten Übertragungstrommel;
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12 ist
eine graphische Darstellung, die einen Schwingungspegel der Bilderzeugungsvorrichtung bei
Verwendung der in 10 und 11 gezeigten herkömmlichen Übertragungstrommel
zeigt.
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BESCHREIBUNG
DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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[ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM]
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Die folgenden Beschreibungen erläutern in
Bezug auf die Figuren eine Ausführungsform
der Erfindung.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer Übertragungstrommel 21 bei
Verwendung in einer Bilderzeugungsvorrichtung in Übereinstimmung
mit der ersten Ausführungsform
der Erfindung. 2 ist
eine Querschnittsansicht in einer axialen Richtung der Übertragungstrommel 21.
Die Übertragungstrommel 21 wird
z. B. in einer in 9 gezeigten
Bilderzeugungsvorrichtung 1 verwendet, die in den Erläuterungen
des herkömmlichen
Beispiels verwendet wurde. Die Übertragungstrommel 21 ist
in der Weise angeordnet, dass sie sich dreht, während sie einen engen Kontakt
mit der Photoempfangstrommel 2 aufrechterhält, die
als drehbares Element für
die Bilderzeugung dient, wobei sie ein auf der Photoempfangstrommel
ausgebildetes Tonerbild auf ein Druckmaterial überträgt.
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Die Grundstruktur der Übertragungstrommel 21 ist
so, dass ein dynamischer Schwingungsdämpfer, der Schaumgummielemente 23 und
ein Trägheitsrohr 24 enthält, an einer
Hauptkörpertrommel 22 angebracht ist.
Genauer sind die ringförmigen
Schaumgummielemente 23 in der aus Metall hergestellten
Hauptkörpertrommel 22 um
beide Enden der Hauptkörpertrommel 22 ausgebildet,
um an ihrer gleichförmigen
inneren Oberfläche,
die einen maximalen Innendurchmesser besitzt, zu haften. Ferner
ist das aus rostfreiem Stahl hergestellte Trägheitsrohr 24 mit
der inneren Oberfläche
der Schaumgummielemente 23 verbunden. Die beschriebenen
Schaumgummielemente 23 wirken sowohl als ein elastisches
Element als auch als ein dämpfendes
Element. Andererseits wirkt das Trägheitsrohr 24 als
ein Trägheitselement.
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An einem Ende der Hauptkörpertrommel 22 greift
ein Zahnrad 25 mit einem Zahnrad 2A einer Photoempfangstrommel 2 ineinander,
um eine Antriebskraft davon zu übertragen.
Um einen Mittelpunkt des Zahnrades 25 ist ein Höcker 26 angebracht.
An dem anderen Endabschnitt der Hauptkörpertrommel 22 ist
eine Stirnplatte 27 angebracht. Um einen Mittelpunkt der
Stirnplatte 27 ist ein Höcker 28 angebracht.
Diese Höcker 26 und 28 werden
durch ein Unterstüt zungselement
unterstützt,
das in dem Hauptkörper
einer Bilderzeugungsvorrichtung ausgebildet ist, so dass sich die Übertragungstrommel 21 frei
drehen kann.
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Die Bilderzeugungsvorrichtung der
beschriebenen Übertragungstrommel 21 kann
in einer typischen Darstellung der 3 als
ein Schwingungsmodell gezeigt werden. Zur Erleichterung der Erläuterungen
zeigt das Schwingungsmodell die Übertragungstrommel,
die in einem linearen dynamischen System als ein dynamisches Drehelement
dient. Das Hauptschwingungssystem zeigt einteilig die Hauptkörpertrommel 22 und
die Photoempfangstrommel 2 sowie den Übertragungsmechanismus für die Antriebskraft 6,
der mit der Hauptkörpertrommel 22 verbunden
ist. In 3 bezeichnet
m1 eine Ersatzmasse des Hauptschwingungssystems und k1 eine auf
der Steifheit des Übertragungsabschnitts
der Antriebskraft basierende Federkonstante.
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Im Gegensatz dazu ist der beschriebene
dynamische Schwingungsdämpfer
aus den Schaumgummis 23 und aus dem Trägheitsrohr 24 zusammengesetzt.
In 3 bezeichnet m2 eine
Ersatzmasse des Trägheitsrohrs 24,
k2 eine Federkonstante der Schaumgummis 23 und c einen
Dämpfungskoeffizienten
der inneren Reibung der Schaumgummis 23.
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4 zeigt
eine Schwingungsamplitude eines Hauptschwingungssystems, worin p
eine Kreisfrequenz einer äußeren Kraft
bezeichnet. In 4 zeigt
eine y-Achse eine Schwingungsamplitude des Hauptschwingungssystems,
die auf dem Betrag der statischen Abweichung durch eine äußere Kraft
in einem Verhältnis
der Schwingungsamplitude des Hauptschwingungssystems zu dem Betrag
der statischen Abweichung basiert. Eine x-Achse zeigt eine Kreisfrequenz
p, die auf einer Eigenkreisfrequenz ω0 in einem Verhältnis der
Kreisfrequenz p zur Eigenkreisfrequenz ω0 basiert.
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In 4 zeigt
die Kurve α1
den Zustand, bei dem das Trägheitsrohr 24 nicht
vorgesehen ist, d. h. m2 = 0 ist. In diesem Fall tritt bei p/ω0 = 1,0,
wo die Eigenfrequenz ω0
mit der Kreisfrequenz p der äußeren Kraft übereinstimmt,
eine Resonanz auf. Wie aus 4 ersichtlich
ist, wird die Schwingungsamplitude des Hauptschwingungssystems unendlich.
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Im Gegensatz dazu ändert sich
die Kurve in dem Fall, in dem das Trägheitsrohr
24 vorgesehen
ist, durch die folgenden Faktoren: ➀ das Massenverhältnis des
dynamischen Schwingungsdämpfers
zum Hauptschwingungssystem, d. h. m2/m 1 = β; ➁ das Verhältnis der
Eigenkreisfrequenz ω2
des dynamischen Schwingungsdämpfers
zur Eigenkreisfrequenz ω0
des Hauptschwingungssystems, d. h. ω2/ω0 = δ; ➂ der Dämpfungsfaktor μ des dynamischen
Schwingungsdämpfers
(= c/2·m2·ω0). Die
Eigenkreisfrequenz ω0
des Hauptschwingungssystems und die Eigenkreisfrequenz ω2 des dynamischen
Schwingungsdämpfers
sind durch die jeweiligen folgenden Formeln (1) und (2) dargestellt:
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In 4 zeigen
die Kurve α2
und die Kurve α3
Schwingungsamplituden als Antwort auf Änderungen des Dämpfungsfaktors μ unter den
Bedingungen an, dass β =
1/20 und δ =
1 sind. Die Kurve α2
zeigt den Fall, in dem der Dämpfungsfaktor μ = 0,32 ist,
und die Kurve α3
zeigt den Fall, in dem der Dämpfungsfaktor μ = 0,10 ist.
Wie aus den in 4 gezeigten
Ergebnissen ersichtlich ist, verändert
sich der Pegel der Eigenschwingungen durch das Verändern des
Dämpfungsfaktors μ.
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Dementsprechend werden in der Erfindung
anhand der Theorie der dynamischen Schwingungsdämpfung das Frequenzverhältnis δ und der
Dämpfungsfaktor μ anhand der
folgenden Formeln (3) und (4) in der Weise eingestellt, dass die
optimalen Wirkungen bei der dynamischen Schwingungsdämpfung erreicht
werden können.
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Wenn in den oben genannten Formeln
(3) und (4) β =
0,25 ist, können
die in 5 gezeigten Frequenzeigenschaften
erreicht werden und die Schwingungen wirksam verringert werden.
Deshalb können
im Fall der Verwendung der Übertragungstrommel 21,
welche die in 1 und 2 gezeigte Struktur besitzt,
die Frequenzeigenschaften der Bilderzeugungsvorrichtung z. B. in
der Weise, wie in 6 gezeigt
ist, eingestellt werden. Wie aus dem Vergleich zwischen den in 6 gezeigten Eigenschaften
und den in 12 gezeigten
Eigenschaften ersichtlich ist, werden die Scheitelschwingungen der
Eigenkreisfrequenz ω0
durch den dynamischen Schwingungsdämpfer wirksam unterdrückt.
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Wie beschrieben ist, kann bei der
Verwendung der Übertragungstrommel 21 in
der Bilderzeugungsvorrichtung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform
ein Auftreten von Zittern in der Photoempfangstrommel und in der Übertragungstrommel 21 unterdrückt werden,
da die Scheiteleigenschwingungen dynamisch durch den dynamischen
Schwingungsdämpfer
beseitigt werden können,
wodurch eine verbesserte Bildqualität erreicht werden kann. Da
der dynamische Schwingungsdämpfer
außerdem
einteilig in der Übertragungstrommel 21 ausgebildet
sein kann, können
die Betriebskosten bei der Konstruktion verglichen mit dem Fall,
dass der dynamischen Schwingungsdämpfer in der Einweg-Photoempfangstrommel
vorgesehen ist, verringert werden.
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Da der dynamische Schwingungsdämpfer koaxial
zu der Hauptkörpertrommel 22 ausgebildet
ist, kann die Struktur verglichen mit der Anordnung, bei welcher
der dynamische Schwingungsdämpfer
an der Stirnseite der Hauptkörpertrommel 2 ausgebildet
ist, außerdem
vereinfacht werden, während
die Herstellungskosten verringert werden können, wobei eine verbesserte
Zuverlässigkeit
und Dauerhaftigkeit erreicht werden können. Weiterhin kann der dynamische
Schwingungsdämpfer
in einem Hohlraumabschnitt an der Innenseite der Hauptkörpertrommel 22 ausgebildet
sein. Das heißt,
der dynamische Schwingungsdämpfer
kann so beschaffen sein, dass er den beschriebenen toten Raum nutzt,
ohne die Größe der gesamten
Vorrichtung zu erhöhen. Da
der dynamische Schwingungsdämpfer
an dem Abschnitt angebracht ist, der den maximalen Innendurchmesser
der Hauptkörpertrommel 22 besitzt,
können
außerdem
seine Funktionen ohne Störungen
erwartet werden, wodurch die erwünschten
Wirkungen zur Verringerung der dynamischen Schwingungen erhalten
werden.
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Da die beschriebenen Schaumgummis 23 gemäß der beschriebenen
Anordnung sowohl als das Federelement als auch als das dämpfende
Element dienen, kann nicht nur eine verbesserte Zuverlässigkeit,
sondern außerdem
eine verbesserte Effizienz bei dem Montageverfahren erreicht werden.
Weiterhin kann bei der Verwendung der Schaumgummis 23 ein
optimaler dynamischer Schwingungsdämpfer unter Verwendung eines
Materials, das zu niedrigen Kosten erhältlich ist, durch Veränderung
des Schaumverhältnisses
statt einer Materialkonstante zu einer gewünschten Elastizitätskonstante
oder Dämpfungskonstante
leicht konstruiert werden.
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In dieser Ausführungsform ist die Übertragungstrommel 21 in
der Weise angeordnet, dass sie mit zwei ringförmigen Schaumgummielementen 23 versehen
ist, die an den beiden Endabschnitten der Übertragungstrommel 21 angebracht
sind. Jedoch ist die Übertragungstrommel
der Erfindung nicht auf das Obengenannte beschränkt, und die Anordnung kann
z. B. so sein, dass der Federgummi 23 an einer gesamten
inneren Oberfläche
der Hauptkörpertrommel 22 ausgebildet
ist oder dass drei oder mehr ringförmige Schaumgummis 23 vorgesehen
sind.
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In dieser Ausführungsform dienen die Schaumgummielemente 23 sowohl
als das Federelement als auch als das dämpfende Element. Jedoch ist
die Erfindung nicht auf die oben genannte Anordnung beschränkt, und
die Anordnung kann so sein, dass das Federelement und das dämpfende
Element in getrennten Elementen vorgesehen sind, wobei z. B. eine
aus Metall hergestellte Feder und ein zähflüssiges Fluid oder ein zähflüssiges Harzmaterial
verwendet werden können,
während
es nicht unbedingt ein Schaumstoff sein muss. Weiterhin ist das
geeignete Material für
das Trägheitsrohr 24 nicht
auf rostfreien Stahl beschränkt,
während andere,
preisgünstigere
Metalle wie etwa Eisen, Aluminium, Messing usw. verwendet werden
können.
In dem Fall, in dem das Trägheitsrohr
mit einer kleinen Masse m2 verwendet werden kann, kann ein Material
wie etwa Harz usw. ebenfalls verwendet werden.
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Weiterhin kann z. B. sogar in dem
Fall, in dem die Eigenschaften der Federgummis 23 nur in
einem kleinen Maß verändert werden
dürfen
und in dem der Parameter nur durch das Verringern der Amplitude
der Eigenfrequenz nicht auf die Werte in Übereinstimmung mit der Formel
(3) und mit der Formel (4) eingestellt werden kann, eine verbesserte
Bildqualität,
z. B. von α1
zu α2, verglichen
mit der Anordnung ohne den dynamischen Schwingungsdämpfer erreicht
werden.
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Wie beschrieben ist, ist die Bilderzeugungsvorrichtung
in Übereinstimmung
mit dieser Ausführungsform
dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst:
eine Übertragungstrommel 21,
die rotatorisch angetrieben ist,
die Übertragungstrommel 21,
die einen dynamischen Schwingungsdämpfer enthält, zusammengesetzt aus:
einer
Hauptkörpertrommel 22;
einem
Trägheitsrohr 24,
das ein Trägheitsmoment
besitzt; und
Schaumgummis 23, die als ein elastisches
Element, das eine Federeigenschaft besitzt, und als ein dämpfendes
Element, das eine Dämpfungseigenschaft
besitzt, dienen,
wobei das Trägheitsrohr 24 an der
Hauptkörpertrommel 22 mittels
der Schaumgummis 23 angebracht ist, und
das Trägheitsrohr 24 Schwingungen
in einem vorgegebenen Frequenzband dynamisch verringert.
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Die beschriebene Bilderzeugungsvorrichtung
kann in der Wiese angeordnet sein, dass sie weiter enthält:
einen
Antriebsübertragungsmechanismus 6 für den Antrieb
der Übertragungstrommel 21,
wobei
das vorgegebene Frequenzband Eigenfrequenzen des Antriebsübertragungsmechanismus 6 einschließt.
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In der beschriebenen Anordnung sind
die Schaumgummis 23 vorzugsweise koaxial zu der Übertragungstrommel 21 ausgebildet.
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Bevorzugter sind die Schaumgummis 23 im
inneren Hohlraumabschnitt der Übertragungstrommel 21 ausgebildet.
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In der beschriebenen Anordnung ist
es vorteilhaft, dass der Abschnitt, in dem die Schaumgummis 23 an
der Übertragungstrommel 21 angebracht
sind, einen maximalen Innendurchmesser besitzt.
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In der beschriebenen Anordnung unterstützt das
Trägheitsrohr 24 vorzugsweise
die Übertragungstrommel 21,
so dass es frei drehbar ist, und durch eine bewegliche Unterstützungswelle,
die in der Übertragungstrommel 24 angebracht
ist, so unterstützt
ist, dass es frei drehbar ist.
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[ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM]
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Die folgenden Beschreibungen erläutern mit
Bezug auf die Figuren eine weitere Ausführungsform der Erfindung.
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7 ist
eine Querschnittsansicht einer Übertragungstrommel 31 in
einer axialen Richtung in Übereinstimmung
mit dieser Ausführungsform
der Erfindung. 8 ist
eine Querschnittsansicht der Übertragungstrommel 31 in
einer zu der axialen Richtung orthogonalen Richtung. Die Übertragungstrommel 31 ist
in der Weise angeordnet, dass ein Trägheitsrohr 34 über die
Elastomere 33 in der Nähe
beider Endabschnitte der Hauptkörpertrommel 32 an
einer inneren Oberfläche
der Hauptkörpertrommel 32 angebracht
ist. In dieser Anordnung sind drei Elastomere 33 an jedem
Endabschnitt der Hauptkörpertrommel 32 vorgesehen.
Ferner ist eine Referenzwelle 35 so in das Trägheitsrohr 34 eingeschoben,
dass sie beweglich ist, wobei sie an dem Hauptkörper befestigt ist. Durch diese
Referenzwelle 35 ist das Trägheitsrohr 34, d.
h. die Übertragungstrommel 31,
so unterstützt,
dass es frei drehbar ist. An einer Stirnseite der Hauptkörpertrommel 32 ist
ein Zahnrad 36 ausgebildet, das mit dem Zahnrad 2a der
Photoempfangstrommel 2 ineinander greift.
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Gemäß der beschriebenen Anordnung
der Übertragungstrommel 31 wirken
die Elastomere 33 sowohl als das elastische Element als
auch als das dämpfende
Element, während
das Trägheitsrohr 34 als
ein Trägheitselement
wirkt. Durch das Einstellen der Parameter dieser Elemente in der
oben genannten Art und Weise können
die Wirkungen der dynamischen Schwingungsdämpfung erreicht werden.
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Wie beschrieben ist, kann die Federkonstante
k2 durch das Unterstützen
des Trägheitsrohrs 34 durch mehrere
Elastomere 33 sogar beim Anwenden eines Materials mit einer
starken Federung oder einem großen Elastizitätsmodul
klein eingestellt werden. Anschließend kann die Federkonstante
k2 durch das Einstellen des Elastomers 33, so dass er eine
geeignete Dicke besitzt, wie gewünscht
eingestellt werden, ohne von der Konstante des Materials in einem
großen
Maß beeinflusst
zu werden. Ebenso kann der Dämpfungskoeffizient
c wie gewünscht
eingestellt werden, was eine breitere Auswahl des Materials zulässt.
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Da das Gewicht des Trägheitsrohrs 34 von
der Referenzwelle 35 unterstützt wird, kann sich die Übertragungstrommel 31 außerdem mit
einer verbesserten Genauigkeit drehen, und unterdessen kann die
Verschlechterung des Elastomers 33 unterdrückt werden,
womit eine verbesserte Dauerhaftigkeit erreicht werden kann.
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In der in 7 und 8 gezeigten
Struktur können
die Elastomere 33 außerdem
in anderen Abschnitten oder in verschiedener Anzahl vorgesehen sein.
Obwohl in der Erfindung ferner die Elastomere 33, die sowohl
als das elastische Element als auch als das dämpfende Element wirken, verwendet
werden, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Ein Metallelement einer
Blattfeder kann z. B. als ein elastisches Element verwendet werden
und ein Gummielement kann darauf geschichtet sein, um als ein dämpfendes
Element zu wirken. Weiterhin kann wie bei der in der oben genannten
Ausführungsform
verwendeten Übertragungstrommel 21 ein
Schaumgummi wie etwa ein allgemein verwendeter Gummi, ein Silikongummi
usw. verwendet werden.
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Wie beschrieben ist, ist die Bilderzeugungsvorrichtung
eines elektrophotographischen Drucksystems in Übereinstimmung mit der Erfindung,
um ein Tonerbild, das auf einem drehbaren Element zur Verwendung für die Bilderzeugung
ausgebildet ist, über
eine Übertragungstrommel
auf ein Aufzeichnungsmedium zu übertragen,
dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungstrommel ein Trägheitselement,
das ein Trägheitsmoment
besitzt, ein elastisches Element, das eine Federeigenschaft besitzt,
und ein dämpfendes
Element, das eine Dämpfungseigenschaft
besitzt, enthält,
wobei das Trägheitselement
an der Hauptkörpertrommel über das elastische
Element und über
das dämpfende
Element angebracht ist, so dass die Schwingungen eines vorgegebenen
Frequenzbandes dynamisch verringert werden können.
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Gemäß der beschriebenen Anordnung
ist der dynamische Schwingungsdämpfer,
der aus dem elastischen Element, aus dem dämpfenden Element und aus dem
Trägheitselement
zusammengesetzt ist, nicht an dem drehbaren Element zur Verwendung
für die
Bilderzeugung, das periodisch ausgetauscht werden muss, sondern
an der Übertragungstrommel
angebracht. Die Betriebskosten können
somit verringert werden, und die Struktur der Schwingungsdämpfung kann
einteilig mit der Übertragungstrommel
ausgebildet sein. Im Ergebnis kann die Notwendigkeit, beim Entwurf
und bei der Konstruktion der Vorrichtung eine abnehmbare Struktur
zur Schwingungsdämpfung
zu berücksichtigen,
entfallen.
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Im Allgemeinen hat die Übertragungstrommel
aus dem Grund einen größeren Durchmesser
als das drehbare Element zur Verwendung für die Bilderzeugung, dass bei
Berücksichtigung
ihrer drehenden Funktion, während
sie ein Druckblatt transportiert, ihre Umfangslänge länger als die Länge des
Blattes sein muss. Da das drehbare Element zur Verwendung für die Bilderzeugung
andererseits ein Einwegartikel ist und ein photoleitfähiges Material
an seiner Oberfläche
besitzt, ist es bei Berücksichtigung
der Kosten nicht wünschenswert,
das drehbare Element zur Verwendung für die Bilderzeugung mit einem
großen
Ausmaß zu
verwenden.
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Da, wie beschrieben worden ist, die Übertragungstrommel
einen größeren Durchmesser
als das drehbare Element zur Verwendung für die Bilderzeugung besitzt,
kann in der Erfindung das schwingungsdämpfende Material mit einem
großen
Trägheitsmoment
als der dynamische Schwingungsdämpfer
verwendet werden, was die Schwingungen in einem bedeutenden Grad
verringern kann. Da dies bei Schwingungen mit einer vorgegebenen
Frequenz eine hohe schwingungsdämpfende
Wirkungsweise bietet, können Änderungen
in der Drehzahl wirksam unterdrückt
werden, wobei die Ausgabe eines hochwertigen Drucks erreicht werden
kann. Da außerdem
ein großer
Raum sichergestellt werden kann, um das Schwingungsdämpferelement,
das aus dem elastischen Element und dem dämpfenden Element zusammengesetzt
ist, unterzubringen, kann eine breitere Auswahl der Konstanten dieser
Elemente erreicht werden. Da dies einen größeren Freiheitsgrad bei der
Konstruktion der Vorrichtung bietet, kann eine verbesserte Wirkung
bei der Schwingungsdämpfung
erreicht werden. Da die obenbeschriebenen Funktionen und Wirkungen
erreicht werden können,
ohne zusätzlichen Raum
zu erfordern, kann außerdem
eine Zunahme der Größe der Vorrichtung
vermieden werden.
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Weiterhin ermöglicht die oben genannte Anordnung,
die Schwingungen mit einer vorgegebenen Frequenz für die Schwingungen
mit den Eigenfrequenzen eines spezifischen Zahnrades oder für die Schwingungen
mit der Eigenfrequenz eines gesamten Antriebsübertragungsmechanismus dynamisch
zu verringern, womit die Scheitelschwingungen wirksam verringert
werden können.
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Wie beschrieben worden ist, bietet
die oben genannte Anordnung durch das Verbessern der schwingungsdämpfenden
Funktion, verglichen mit der Anordnung bei der Ausbildung des dynamischen
Schwingungsdämpfers
in der Innenseite oder in der Nähe
des drehbaren Elements zur Verwendung für die Bilderzeugung, eine hochwertige
Ausgabe.
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Die beschriebene Anordnung kann in
der Weise angeordnet sein, dass das vorgegebene Frequenzband die
Eigenfrequenzen der Antriebsmittel für den Antrieb des drehbaren
Elements zur Verwendung für
die Bilderzeugung einschließt.
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Gemäß der beschriebenen Anordnung
können
die Schwingungen mit den Eigenfrequenzen des Antriebsübertragungsmechanismus
wie etwa die der Riemen, Riemenscheiben, Zahnräder usw. und der Antriebsmittel
wie etwa eines Motors usw., die eine Bildqualität bedeutend verschlechtern,
wirksam unterdrückt werden,
wobei eine verbesserte Bildqualität erreicht werden kann.
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Die beschriebene Anordnung kann in
der Weise angeordnet sein, dass das elastische Element und das dämpfende
Element koaxial zu der Übertragungstrommel
ausgebildet sind.
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Gemäß der beschriebenen Anordnung
können
eine vereinfachte Struktur und eine Verringerung der Kosten sowie
eine verbesserte Zuverlässigkeit
und Dauerhaftigkeit erreicht werden.
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Die oben genannte Anordnung kann
ferner so angeordnet sein, dass das elastische Element und das dämpfende
Element in einem inneren Hohlraumabschnitt der Übertragungstrommel vorgesehen
sind.
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Gemäß der beschriebenen Anordnung
kann der tote Raum in der Übertragungstrommel
wirksam genutzt werden, wobei er den Einbau des dynamischen Schwingungsdämpfers ermöglicht,
ohne die Größe der gesamten
Vorrichtung zu erhöhen.
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In der beschriebenen Anordnung besitzt
der Abschnitt der Übertragungstrommel,
in dem das elastische Element und das dämpfende Element angebracht
sind, vorzugsweise einen maximalen Innendurchmesser.
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Gemäß der beschriebenen Anordnung
kann die Funktion des dynamischen Schwingungsdämpfers wirksam erreicht werden,
wobei ausgezeichnete Leistungen bei der Schwingungsdämpfung erreicht
werden können.
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Die beschriebene Anordnung kann in
der Weise angeordnet sein, dass das Trägheitselement die Übertragungstrommel
unterstützt,
so dass es frei drehbar ist, und durch eine bewegliche Unterstützungswelle, die
in der Übertragungstrommel
angebracht ist, so unterstützt
ist, dass es frei drehbar ist.
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Gemäß der beschriebenen Anordnung
wird das Trägheitselement
außerdem
von der Unterstützungswelle
unterstützt,
um die Übertragungstrommel
so zu unterstützen,
dass sie frei drehbar ist, wobei sich der dynamische Schwingungsdämpfer mit
hoher Genauigkeit drehen kann. Da das Gewicht des Trägheitselements unterdessen
bei einem Stillstand nicht auf das elastische Element und das dämpfende
Element angewendet wird, kann eine verbesserte Dauerhaftigkeit erreicht
werden.
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Die beschriebene Anordnung kann in
der Weise angeordnet sein, dass das elastische Element und das dämpfende
Element durch ein einziges Element gebildet sind.
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Da das einzige Element gemäß der beschriebenen
Anordnung sowohl als das elastische Element als auch als das dämpfende
Element wirkt, können
eine Verringerung der Kosten sowie eine verbesserte Zuverlässigkeit
und Effizienz bei der Montage erreicht werden.
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In der oben genannten Anordnung kann
für das
Material des Elements, das sowohl als das elastische Element als
auch als das dämpfende
Element dient, Gummi verwendet werden.
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Gemäß der beschriebenen Anordnung
können
eine ausgezeichnete elastische und Dämpfungseigenschaft mit Hilfe
eines Materials erzielt werden, das zu günstigen Kosten erhältlich ist.
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Alternativ kann für das Material des Elements,
das sowohl als das elastische Element als auch als das dämpfende
Element dient, der Schaumstoff verwendet werden.
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Gemäß der beschriebenen Anordnung
können
die Elastizitätskonstante
und die Dämpfungskonstante nicht
durch das Ändern
der Materialkonstante, sondern durch das Ändern des Schäumungsgrades
wie gewünscht
eingestellt werden. Im Ergebnis kann auf eine einfache Art und Weise
eine optimale Konstruktion des dynamischen Schwingungsdämpfers erreicht
werden.
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Mit der somit beschriebenen Erfindung
ist offensichtlich, dass dieselbe auf viele Arten verändert werden
kann. Solche Änderungen
sollen nicht als eine Abweichung vom Umfang der Erfindung angesehen
werden, wobei alle solche Änderungen,
wie sie für
einen Fachmann auf dem Gebiet offensichtlich sind, im Umfang der
folgenden Patentansprüche
enthalten sein sollen.